水热法制备氧化钨膜及其光电性能研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tian1_sheng2_wo3_cai
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WO3作为一种特殊的半导体材料,禁带宽度较窄,可以吸收利用可见光范围内的太阳光,并且具有优异的光催化性能和气体敏感性能,目前受到人们的广泛关注。因此本研究期望合成具有不同微观结构的氧化物膜并对其光电流进行测试和研究,探究氧化钨内载流子的输运机制,为实现对其宏观性能的调控打下基础。本文通过水热法在经过激光刻蚀的导电玻璃(FTO)上一步法可控制备WO3膜器件,改变了传统器件的形态,最大限度的保持了材料的原有形貌,并通过改变辅助剂的种类直接实现对氧化钨形貌的调控。研究结果表明,采用K2SO4为辅助剂时合成的为纳米棒状氧化钨,合成的纳米棒长约800 nm,宽约100 nm,厚约50 nm。而辅助剂为(NH4)2C2O4的体系呈现纳米块特征,合成的纳米块长约600 nm,厚约100nm。在实现了对氧化钨形貌调控的基础上,本研究考查了不同气氛下的热处理过程对氧化钨纳米板膜的光电性能的影响。结果发现,没有经过退火处理的氧化钨样品的光电流幅值是经过氢化处理的样品的2.5倍,而氢化处理的样品的光电流幅值是在空气中退火处理的样品的17倍。结果证实可以通过热处理过程调控材料的内部结构,从而实现材料对太阳能的有效利用。最后,在前面热处理的基础上,引入Pt参量,考查了Pt修饰和气氛处理的耦合作用效果。本研究在实验中分别测试了干燥空气和甲醛气氛下氧化钨样品的光电响应性能。结果表明经过Pt修饰和氢化处理的氧化钨样品不仅表现出在光照下对甲醛气体高的敏感度(其敏感度值15.8约是没有经过二者耦合处理样品的15倍),同时还表现出在暗态条件下最高的电响应性能(在暗态下电流达到10-7数量级)。实验结果证实可以通过将Pt修饰和氢化处理进行耦合实现器件的敏感性能的提高同时也为在低耗能下实现对甲醛检测提供了可能性。
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